KR101865175B1

KR101865175B1 - 형상 및 크기 변형 배관용 이동로봇

Info

Publication number: KR101865175B1
Application number: KR1020160136565A
Authority: KR
Inventors: 김달호; 노자희
Original assignee: 달민테크노 주식회사
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-07-04
Also published as: KR20180043621A

Abstract

본 발명은 배관의 형상 및 크기에 따라 구동유닛(200) 및 탄성유닛(300)을 조립하거나 선택적으로 프레임을 더 조립하여 형성되고, 상기 소 유닛은 적어도 일부에 결합판 또는 결합부를 구비하여, 결합판을 구비한 소 유닛과 결합부를 구비한 소 유닛을 결합함으로써 조립이 가능한 배관용 이동로봇에 관한 것으로서, 일자형, 방사형, 4륜형 등 다양한 형태 및 크기의 배관용 이동로봇을 조립할 수 있으며, 탄성유닛에 의해 바퀴가 배관 내벽에 밀착되고, 진행 방향에 대하여 좌우 비틀림 가능하도록 구동되므로 수직 및 엘보우 구간을 용이하게 이동 가능하다.

Description

형상 및 크기 변형 배관용 이동로봇{TRANSFORMER ROBOT FOR PIPELINE}

본 발명은 분해 및 조립이 용이하게 구성된 소 유닛을 다양하게 조립함으로써 형상 및 크기를 필요에 따라 변형할 수 있는 배관용 이동로봇에 관한 것으로, 배관 내부, 특히 엘보우 형태의 배관 내부를 용이하게 이동하는 배관용 이동로봇에 관한 것이다.

일반적으로 배관은 액체나 가스 등의 이송 및 열 교환을 위하여 다양한 기기들에 연결되어 있다. 이러한 배관은 내부에 수용되는 물질에 따라 부식의 정도가 다르므로 정해진 설계수명을 다하도록 재질을 선정하여야 하고 배관의 연결부도 설계수명에 따라 시공되고 유지보수도 적절히 수행되어야 한다.

산업설비의 배관 연결부는 주로 용접으로 시공하고 방사선 및 초음파 검사를 수행하는 것이 용접부의 건전성을 확보하는 일반적인 방법이나 비철금속을 적용한 배관 용접부의 산화는 방사선 및 초음파로는 확인이 불가능하여 탄력적인 유리섬유 또는 탄소섬유 케이블을 적용한 내시경을 사용하고 있다.

그러나 배관의 엘보우 구간이나 입체적인 구간에서 사용은 제한적이어서 배관용 로봇이 세계적으로 많이 개발 되었으나 상업적인 로봇은 수평으로 움직이는 로봇이 대부분이며 수직 구간 및 엘보우 구간을 이동하는 배관용 로봇의 개발은 미미한 수준다. 또한 배관은 필요에 따라 여러 가지 크기(구경)를 가진 배관이 설치되어 있으므로 각각의 크기에 맞는 배관용 로봇을 제작하여 배관내부를 검사를 수행하려면 많은 비용과 장비의 이동에 어려운 문제가 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 구동 유닛, 탄성유닛 및 프레임을 제공하여 조립을 통해 다양한 형상 및 크기로 변형 가능한 배관용 이동로봇을 제공한다.

또한, 단순한 구조로 제작이 용이하고, 구조적인 고장을 최소화한 배관용 이동로봇을 제공한다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 배관(1) 내부를 이동하는 배관용 이동로봇(100)에 있어서, 상기 배관용 이동로봇(100)은 상기 배관(1)의 형상 및 크기에 따라 구동유닛(200) 및 탄성유닛(300)을 조립하고 선택적으로 프레임을 더 조립하여 형성되고, 상기 소 유닛은 적어도 일부에 결합판 또는 결합부를 구비하여, 상기 결합판을 구비한 소 유닛과 상기 결합부를 구비한 소 유닛을 결합함으로써 조립이 가능한 배관용 이동로봇을 제공한다.

또한 상기 구동유닛(200)은, 구동모터(30)의 양 측에 구비되는 한 쌍의 구동바퀴(20); 및 상기 구동바퀴(20)에 구동력을 제공하고, 일 면에 결합부(32)를 구비하는 구동모터(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탄성유닛(300)은, 상기 구동유닛(200)이 상기 배관(1)의 내면에 밀착하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(40); 상기 탄성부재(40)가 상기 구동유닛(200)을 상하 및 좌우 탄성바이어스시키도록 상기 탄성부재(40)의 양 단부를 고정시키고, 일면에 결합판(51)을 구비하는 탄성고정부재(50); 및 상기 배관용 이동로봇의 크기를 변형시키도록 상기 탄성고정부재(50)의 일면에 고정되는 높이조절볼트(62) 및 높이조절너트(64)를 포함하고, 상기 높이조절볼트(62)의 일단부에 결합판(66)을 구비하는 높이조절부재(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 프레임은, 3개 이상의 측면을 구비하는 공간프레임(71); 및 상기 공간프레임(71)의 일면에 구비되는 결합부(72);를 포함하는 프레임이거나 판프레임(81), 상기 판프레임(81)의 일면에 나란하게 구비되는 한 쌍의 돌출 결합판(82) 및 상기 판프레임(81)의 다른 일면에 구비되는 한 쌍의 결합부(83)를 포함하는 제2프레임부재(80); 및 무게추(91) 및 상기 무게추(91)의 일면에 구비되는 결합부(92)를 포함하는 무게부재(90);를 포함하는 프레임인것을 특징으로 한다.

본 발명은 구동 유닛, 탄성유닛 및 프레임을 조립하여 배관의 크기 및 형상에 따라 일자형, 방사형, 4륜구동 형태로 변형가능한 배관용 이동로봇을 제공할 수 있다.

일자형, 방사형 배관용 이동로봇의 경우 탄성유닛에 의해 바퀴가 배관 내벽에 밀착되고, 진행 방향에 대하여 좌우 비틀림 가능하도록 구동되므로 수직 및 엘보우 구간을 용이하게 이동할 수 있다.

더욱 구체적으로 좌우 비틀림이 가능한 구조의 탄성유닛은 6 내지 14 인치(inch) 배관의 엘보우 구간 이동시 일자형 배관용 이동로봇이 엘보우 구간의 원호와 연동되어 비틀리며 이동하여 바퀴와 원호의 간섭현상을 줄임으로써 이동로봇이 엘보우 구간을 원활하게 이동하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동로봇의 배관 내부 이동을 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동유닛 및 탄성유닛의 단면을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성유닛의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동로봇이 배관 내부에서 좌우 비틀린 상태의 단면을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일자형 배관용 이동로봇의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일자형 배관용 이동로봇의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사형 배관용 이동로봇의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜형 배관용 이동로봇의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜형 배관용 이동로봇의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배관용 이동로봇(100)은 배관(1)의 검사 등을 위하여 배관(1) 내부를 이동가능하게 마련된다.

이때, 배관(1)은 직선, 곡선 등 다양한 형태로 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배관(1)은 소정의 곡률을 갖는 엘보우 구간으로 마련될 수 있다. 또한, 예를 들어 배관(1)은 수직, 수평, 45도, 90도 등의 곡면구간 등으로 마련될 수 있다.

배관 내의 엘보우 구간을 통과하는 경우, 진행방향과 바퀴의 구동방향이 일치하지 않기 때문에 엘보우 구간의 원호와 바퀴의 간섭현상이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 배관용 이동로봇(100)은 탄성유닛(300)에 의한 좌우 비틀림이 가능한 구조를 포함하여 엘보우 구간 이동시 구동바퀴(20)가 엘보우 구간의 원호와 연동되어 비틀리며 이동하기 때문에 구동바퀴(20)와 원호의 간섭현상을 줄임으로써 엘보우 구간을 원활하게 이동할 수 있다.

또한 탄성유닛(300)에 마련된 높이조절볼트(62)에 높이연장볼트(63)를 추가하면 로봇의 크기를 확대 변경할 수 있어 다양한 크기의 배관에 사용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 배관용 이동로봇(100)은 구동유닛(200), 탄성유닛(300) 및 프레임으로 구성되는 소 유닛을 조합하여 조립함으로써 다양한 형상 및 크기의 배관용 이동로봇을 제공할 수 있다.

예를 들어, 탄성유닛(300)에 4개의 구동유닛(200)을 조립하여 일자형 배관용 이동로봇(100a)을, 제1 프레임부재(70)에 2개의 구동유닛(200)이 조립된 탄성유닛(300) 3쌍을 조립하여 방사형 배관용 이동로봇(100b)을, 제2 프레임부재(80)에 4개의 구동유닛(200)을 조립하여 4륜구동 배관용 이동로봇(100c)을 제공할 수 있다. 또한 상기 탄성유닛(300)에 구비되는 높이조절볼트(62)에 높이연장볼트(63)를 추가로 조립함으로써 크기가 확장된 배관용 이동로봇을 제공할 수 있다.

구동유닛(200)은 구동바퀴(20) 및 구동모터(30)를 포함하여 구성되고, 탄성유닛(300)은 탄성부재(40), 탄성고정부재(50) 및 높이조절부재(60)를 포함하여 구성되며, 프레임은 구동유닛(200) 및 탄성유닛(300)을 방사형으로 조립 가능하게 구성된 제1 프레임부재(70) 또는 구동유닛(200)을 4륜 구동으로 조립 가능하게 구성된 제2 프레임부재(80)을 포함한다.

소 유닛들은 적어도 일부에 결합판이나 결합부를 구비하여, 결합판을 구비한 소 유닛과 결합부를 구비한 소 유닛을 결합함으로써 조립이 가능하다.

이하, 각 유닛의 구조를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 구동유닛(200)은 도 2에 나타나는 것과 같이 배관(1)의 내면에 접하는 구동바퀴(20) 및 구동바퀴(20)에 구동력을 제공하는 구동모터(30)를 포함한다.

구동모터(30)로부터 구동력을 제공받은 구동바퀴(20)가 회전함에 따라 배관용 이동로봇(100)이 배관(1) 내부를 이동할 수 있다. 즉, 구동바퀴(20)와 배관(1)의 내면의 마찰력으로 배관용 이동로봇(100)이 이동한다. 다시 말하면, 구동바퀴(20)와 배관(1)의 내면이 밀착되지 않으면 구동바퀴(20)의 회전에도 불구하고 배관용 이동로봇(100)은 용이하게 배관(1)의 내부를 이동할 수 없다.

구동유닛(200)은 구동모터(30)의 양 측에 구비되는 한 쌍의 구동바퀴(20)를 한 개의 유닛으로 하여 제공되고, 구동모터(30)의 일면에 다른 유닛과의 조립을 위한 결합부(32)를 포함한다. 결합부(32)는 다른 유닛에 구비되는 결합판(51, 66)과 결합될 수 있다.

또한, 구동모터(30)의 양 측에는 구동전달부(34)가 마련되어 구동바퀴(20)와 연결된다.

또한 구동유닛(200)은 구동바퀴(20)의 외주부에 삽입 가능한 대형구동바퀴(21)를 더 포함하여 4륜구동 배관용 이동로봇(100c)의 형태로 변형할 수 있다. 구체적인 형태에 대해서는 후술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄성유닛(300)은 도 2에 나타나는 것과 같이 구동유닛(200)과 조립되어 구동바퀴(20)와 배관(1)의 내면이 밀착되도록 탄성력을 제공하고, 배관용 이동로봇(100)이 배관 내의 엘보우 구간을 통과하는 경우, 구동유닛(200)이 엘보우 구간의 원호와 연동되어 좌우로 비틀리며 이동 가능하도록 하여 구동바퀴(20)와 원호의 간섭현상을 줄임으로써 엘보우 구간을 원활하게 이동할 수 있도록 한다.

도 3에 본 발명의 일실예에 따른 탄성유닛(300)의 분해 사시도를 나타내었다. 도 3에 나타나는 것과 같이 탄성유닛(300)은 배관용 이동로봇(100)의 진행방향(이하, Y축 방향)에 대하여 구동유닛(200)을 높이방향(이하, Z축 방향)으로 상하 탄성바이어스시키고, 너비방향(이하, X축 방향)으로 좌우 탄성바이어스시키는 기능을 제공하는 구조의 탄성부재(40), 탄성고정부재(50) 및 높이조절부재(60)를 포함하여 한 개의 유닛으로 제공되고, 탄성고정부재(50)의 일면과 높이조절부재(60)의 일단부에 다른 유닛과의 조립을 위한 결합판(51, 66)을 포함한다. 결합판(51, 66)은 다른 유닛에 구비되는 결합부(32)와 결합될 수 있다.

더욱 구체적으로 탄성고정부재(50)는 탄성부재(40)의 일측 단부를 고정시키는 상부고정판(52), 상부고정판(52)에 대향하는 하부고정판(54), 상부고정판(52)과 하부고정판(54)의 측면을 연결하도록 대향하는 한 쌍의 사이드고정판(56) 및 상하부고정판(52, 54)과 사이드고정판(56) 내부에 위치하고, 상기 탄성부재(40)의 다른 일측 단부를 고정시키는 내부유동판(53)을 포함하는 형태로 마련될 수 있다.

또한 상부고정판(52) 및 내부유동판(53)에는 탄성부재(40)를 고정하기 위한 고정핀(58)이 마련된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 고정핀(58)은 탄성부재(40)에 대응하여 각각 마련된다. 또한, 고정핀(58)은 탄성부재(40)가 끼워져 고정되도록 탄성부재(40)를 향해 돌출된 형태로 마련될 수 있다.

상부고정판(52)의 상부에는 결합판(51)이 마련된다. 이는 구동유닛(200)과의 결합을 위한 구조로, 구동모터(30)의 일 측에 마련된 결합부(32)와 결합된다.

상부고정판(52)의 상부는 일부 돌출된 구조로 마련되고, 상부고정판(52)의 상부에 결합판(51)이 결합됨에 따라 결합부(32)가 끼워지는 홈을 형성한다. 결합부(32)는 이러한 결합판(51)과 상부고정판(52)이 형성한 홈에 끼워져 결합할 수 있는 구조로 마련된다.

내부유동판(53)의 하부에는 하부고정판(54)이 마련된다. 높이조절부재(60)가 하부고정판(43)에는 결합되지 않고 내부유동판(53)과 결합하기 위하여 하부고정판(54)은 내부유동판(53) 보다 작은 면적으로 형성되며, 이는 높이조절부재(60)를 내부유동판(53)과 결합시킴으로써 조립된 배관용 이동로봇의 X-Z 평면상의 좌우 비틀림이 가능하게 한다.

또한, 탄성고정부재(50)는 상부고정판(52) 및 하부고정판(54)의 옆면에 각각 결합되는 사이드고정판(56)을 포함한다. 사이드고정판(56)이 상부고정판(52) 및 하부고정판(54)에 결합되어 탄성고정부재(50)는 안정적인 구조를 형성한다.

즉, 상부고정판(52), 하부고정판(54) 및 사이드고정판(56)는 고정된 틀을 형성하고 상부고정판(52)에 결합된 탄성부재(40)의 일 단부는 내부유동판(53)에 고정되어 탄성부재(40)의 수축 및 신장에 따라 내부유동판(53)이 상대적으로 이동한다.

하나의 탄성유닛(300)에 마련되는 탄성부재(40)는 Z축 방향으로 탄성력을 제공하도록 마련되고, 필요에 따라 복수개로 마련될 수 있다. 바람직하게는 X축 방향으로 나란하게 2개 구비할 수 있고, 더욱 바람직하게는 X축 방향으로 나란하게 2개, Y축 방향으로 나란하게 2개 구비할 수 있다.

높이조절부재(60)는 내부유동판(53)을 관통하는 높이조절볼트(62) 및 내부유동판(53)과 높이조절볼트(62)를 고정하는 높이조절너트(64)를 포함한다. 높이조절볼트(62) 및 높이조절너트(64)는 탄성부재(40)의 Y축 방향 외측에 각각 마련될 수 있다. 하부고정판(54)은 내부유동판(53) 보다 작은 면적으로 형성되기 때문에 높이조절볼트(62)가 하부고정판(54)은 관통하지 않으면서도 내부유동판(53)을 관통하여 고정되도록 함으로써, 탄성유닛(300)에 결합된 구동유닛(200)을 비틀림 탄성바이어스시키는 기능을 제공할 수 있다.

높이조절볼트(62)는 내부유동판(53)을 관통하여 설치되고, 높이조절너트(64)는 내부유동판(53)을 관통하여 상부고정판(52)을 향해 돌출된 높이조절볼트(62)의 양 측에 결합된다.

즉, 높이조절너트(64)는 높이조절볼트(62)를 내부유동판(53)에 고정시킨다. 이때, 높이조절너트(64)를 높이조절볼트(62)에서 이동시킴에 따라 소정의 위치에 높이조절볼트(62)를 내부유동판53)에 고정시킬 수 있다.

높이조절부재(60)는 높이조절볼트(62)가 내부유동판(53)을 관통하는 길이를 조절하여 고정될 수 있으므로, 배관 내부의 크기에 대응하여 배관용 이동로봇의 크기를 조절할 수 있다.

또한 높이조절부재(60)는 도 4에 나타나는 것과 같이 상기 높이조절볼트(62)와 연결 가능한 높이연장볼트(63) 및 높이연장너트(65)를 더 포함하여 배관 내부의 크기에 대응하여 배관용 이동로봇의 크기를 조절할 수 있다. 이는 배관용 이동로봇(100)의 크기를 배관 크기에 대응하여 변화시켜 구동바퀴(20)가 배관의 내면에 보다 밀착할 수 있도록 도움을 준다.

또한 탄성유닛(300)은 내부유동판(53)의 하부로 연장된 높이조절볼트(62)의 일 단에 결합된 결합판(66)을 포함한다. 결합판(66)은 구동유닛(200)의 결합부(32)와 결합한다.

상기 탄성유닛(300)의 구조에 의해 도 5에 나타나는 것과 같이 결합된 구동유닛(200)이 Z축 방향으로 탄성력을 제공하면서도, X-Z 평면상에서 비틀리는 탄성력 또한 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 프레임은 구동유닛(200) 및 탄성유닛(300)을 방사형으로 조립 가능하게 구성된 제1 프레임부재(70) 또는 구동유닛(200)을 4륜 구동으로 조립 가능하게 구성된 제2 프레임부재(80) 및 무게부재(90)로 제공된다.

제1 프레임부재(70)는 3개 이상의 측면을 포함하는 공간프레임(71)으로서, 공간프레임(71)의 각 측면에는 다른 유닛과의 조립을 위한 결합부(72)를 포함한다. 결합부(72)는 다른 유닛에 구비되는 결합판(66)과 결합될 수 있다.

제2프레임부재(80)는 판프레임(81) 및 판프레임(81)의 일면에 나란하게 구비되는 한 쌍의 돌출 결합판(82)을 포함한다. 또한 판프레임(81)의 돌출 결합판(82)이 구비되지 않은 다른 일면에는 다른 유닛과의 조립을 위한 한 쌍의 결합부(83)를 포함한다. 결합부(83)는 다른 유닛에 구비되는 결합판(66)과 결합될 수 있다.

상기 돌출 결합판(82)의 양 측 단부에는 결합부(32)를 구비하는 구동유닛(200)이 조립될 수 있다. 또한 돌출 결합판(82)의 중앙부에는 결합부(92)를 구비하는 무게부재(90)가 조립될 수 있다.

무게부재(90)는 무게추(91) 및 상기 판프레임(81)의 돌출 결합판(83)에 결합가능한 결합부(92)를 포함한다. 무게부재(90)는 상기 판프레임(81)의 돌출 결합판(83)의 중앙부에 결합되면 구동유닛(200) 사이에 배치된다.

본 발명에 따른 배관용 이동로봇(100)은 이동로봇이 배관을 이동하면서 내부를 촬영 가능한 촬영유닛(500, 미도시)을 더 구비한다. 촬영유닛(500)은 배관 내부상태를 인식 및 판독하는데 적합한 제원의 카메라를 포함하여 구비되며, 추가적으로 적외선 센서를 더 구비하여 이동로봇이 배관 내부를 이동하는 경우 지속적으로 카메라의 초점을 맞추어 선명하고 고화질의 해상도를 구현하여 촬영할 수 있고, 추가적으로 조명등을 더 구비하여 어두운 배관 내부를 촬영할 수 있다.

촬영유닛(500)은 저장부를 포함하여 촬영한 영상을 저장할 수 있으며, 별도로 준비되는 제어유닛(600)과 실시간으로 데이터 송수신이 가능한 무선통신부를 포함하거나 유선 케이블을 포함하여 제어유닛(600)의 디스플레이부를 통해 실시간으로 배관 내부의 상태를 파악할 수 있다.

이하, 배관용 이동로봇의 다양한 실시 예를 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일자형 배관용 이동로봇(100a)의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일자형 배관용 이동로봇(100a)을 분해하여 나타낸 도면이다. 일자형 배관용 이동로봇(100a)의 일실시예로서, 탄성부재(40), 탄성고정부재(50) 및 높이조절부재(60)를 포함하는 탄성유닛(300)에 구동바퀴(20) 및 구동모터(30)를 포함하는 구동유닛(200) 4개를 조립하여 제조하였다.

더욱 구체적으로 일자형 배관용 이동로봇(100a)은 구동유닛(200) 2개는 결합부(32)를 통해 탄성유닛(300)의 결합판(51)에 결합하고, 또한 구동유닛(200) 2개는 결합부(32)를 통해 탄성유닛(300)의 결합판(66)에 결합하여 조립함으로써, 탄성유닛(300)의 양측에 구동바퀴(20)를 구비하여 배관 내부를 밀착 상태로 이동할 수 있도록 한다.

일자형 배관용 이동로봇(100a)은 6-inch 배관 내부 촬영에 사용되기에 가장 적합하다. 또한 도 7에 나타나는 것과 같이 탄성유닛(300)에 높이연장볼트(63) 및 높이연장너트(65)를 더 연결함으로써 일자형 배관용 이동로봇(100a)의 크기를 확장시킬 수 있으며, 크기 확장된 일자형 배관용 이동로봇(100a)은 8-inch 배관 내부 촬영에 사용되기에 가장 적합하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 일자형 배관용 이동로봇(100a)은 도 5에 나타나는 것과 같이 구동바퀴(20)는 배관(1)의 내면에 밀착됨과 동시에 좌우 비틀림을 제공하여 탄성유닛(300)에 결합되는 상부 바퀴와 하부 바퀴의 상대적인 위치가 고정되어 있지 않기 때문에 곡선구간을 통과하는 경우에도 원호에 따라 구동바퀴(20)를 밀착시켜 용이하게 곡선구간을 통과시킬 수 있다.

도 9은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 방사형 배관용 이동로봇(100b)을 간략하게 도시한 도면이다. 도 10에는 높이연장볼트를 이용하여 확장된 크기의 방사형 배관용 이동로봇(100b)을 도시하였다. 방사형 배관용 이동로봇(100b)의 일실시예로서, 제1 프레임부재(70)에 구동유닛(200)이 결합된 탄성유닛(300) 3개를 조립하여 제조하였다.

더욱 구체적으로 방사형 배관용 이동로봇(100b)은 탄성유닛(300)의 결합판(51)의 양 단부에 구동유닛(200)의 결합부(32)와 결합한 후, 탄성유닛(300)의 결합판(66)을 제1 프레임부재(70)의 결합부(72)와 결합하여 조립함으로써, 제1 프레임부재(70)를 중심으로 방사형태로 결합된 탄성유닛(300)의 일 측에 구동바퀴(20)를 구비하여 배관 내부를 밀착 상태로 이동할 수 있도록 한다.

이 때 3개의 탄성유닛(300)은 제1 프레임부재(70)를 중심으로 120도 간격으로 배치된다. 이는 일 예에 불과하며 제1 프레임부재(70)를 중심으로 복수의 탄성유닛(300)이 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 90도 간격으로 4개의 탄성유닛(300)이 배치될 수 있다.

방사형 배관용 이동로봇(100b)은 10-inch 배관 내부 촬영에 사용되기에 가장 적합하다. 또한 탄성유닛(300)에 높이연장볼트(63) 및 높이연장너트(65)를 추가로 연결함으로써 방사형 배관용 이동로봇(100b)의 크기를 확장시킬 수 있으며, 도 10에 나타나는 것과 같이 높이연장볼트(63) 및 높이연장너트(65) 1쌍을 추가하여 크기 확장된 방사형 배관용 이동로봇(100b)은 10-inch 배관에, 도 11에 나타나는 것과 같이 2쌍을 추가하여 크기 확장된 방사형 배관용 이동로봇(100b)은 12-inch 배관 내부 촬영에 사용되기에 가장 적합하다.

앞서 설명한 바와 같이, 방사형 배관용 이동로봇(100b) 역시 구동바퀴(20)가 배관(1)의 내면에 밀착됨과 동시에 좌우 비틀림을 제공하여 각각의 탄성유닛(300)에 결합되는 구동바퀴(20)의 상대적인 위치가 고정되어 있지 않기 때문에 곡선구간을 통과하는 경우에도 원호에 따라 구동바퀴(20)를 밀착시켜 용이하게 곡선구간을 통과시킬 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 4륜형 배관용 이동로봇(100c)의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 4륜형 배관용 이동로봇(100c)의 분해 사시도를 나타낸 도면이다. 4륜형 배관용 이동로봇(100c)의 일실시예로서, 제2프레임부재(80)에 무게부재(90) 및 4개의 구동유닛(200)을 조립하여 제조하였다.

더욱 구체적으로 4륜형 배관용 이동로봇(100c)은 제2프레임부재(80)의 한 쌍의 돌출 결합판(82)의 중앙부에 무게부재(90)의 결합부(92)를 통해 무게부재(90)를 결합한 후, 제2프레임부재(80)의 한 쌍의 돌출 결합판(82)의 양 단부에 각각 구동유닛(200)의 결합부(32)를 통해 총 4개의 구동유닛(200)을 결합하고, 외부로 노출되는 4개의 구동바퀴(20) 외주부에 대형구동바퀴(21)를 삽입하여 조립함으로써, 4륜 바퀴를 구비하는 배관용 이동로봇을 제조하였다.

4륜형 배관용 이동로봇(100c)은 Duct, Tank, Large pipe 등 매우 큰 공업용 배관에서 수평으로 유입되어 내부 촬영에 사용되기에 가장 적합하다.

본 발명에 따른 배관용 이동로봇의 또 다른 실시예로서, 도 14에 나타나는 것과 같이 4륜형 배관용 이동로봇의 제2프레임부재(80)의 결합부(83)에 탄성유닛(300)의 결합판(66)을 통해 탄성유닛(300)을 조립하고, 탄성유닛(300)의 결합판(51)에 구동유닛(200)의 결합부(32)를 통해 구동유닛(200)을 조립하여 배관용 이동로봇을 제조하였다.

이와 같이 결합부 및 결합판을 구비하는 소 유닛을 다양하게 결합하여 원하는 형상 및 크기로 배관용 이동로봇을 조립할 수 있다. 즉, 상대적으로 크기가 작은 배관의 경우 일자형 배관용 이동로봇을 이용하고, 상대적으로 크기가 큰 배관의 경우 방사형 배관용 이동로봇, 4륜형 배관용 이동로봇을 이용할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시 예에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1: 배관
100: 배관용 이동로봇
200: 구동유닛
20: 구동바퀴
30: 구동모터
300: 탄성유닛
40: 탄성부재
50: 탄성고정부재
60: 높이조절부재
70: 제1프레임부재
80: 제2프레임부재
90: 무게부재
500: 촬영유닛

Claims

배관(1) 내부를 이동하는 배관용 이동로봇(100)에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은 적어도 일부에 결합부를 구비하는 구동유닛(200) 및 적어도 일부에 결합판을 구비하는 탄성유닛(300)을 포함하여, 상기 결합판 및 상기 결합부를 통해 상기 구동유닛(200)과 상기 탄성유닛(300)을 결합함으로써 형성되고,
상기 탄성유닛(300)은,
상기 구동유닛(200)이 상기 배관(1)의 내면에 밀착하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(40);
상기 탄성부재(40)가 상기 구동유닛(200)을 상하 및 좌우 탄성바이어스시키도록 상기 탄성부재(40)의 양 단부를 고정시키고, 일면에 결합판(51)을 구비하는 탄성고정부재(50); 및
상기 배관용 이동로봇의 크기를 변형시키도록 상기 탄성고정부재(50)의 다른 일면에 고정되는 높이조절볼트(62) 및 높이조절너트(64)를 포함하고, 상기 높이조절볼트(62)의 일단부에 결합판(66)을 구비하는 높이조절부재(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 구동유닛(200)은,
구동모터(30)의 양 측에 구비되는 한 쌍의 구동바퀴(20); 및
상기 구동바퀴(20)에 구동력을 제공하고, 일 면에 결합부(32)를 구비하는 구동모터(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 탄성고정부재(50)는,
상기 탄성부재(40)의 일측 단부를 고정시키는 상부고정판(52);
상기 상부고정판(52)에 대향하는 하부고정판(54);
상기 상부고정판(52)과 상기 하부고정판(54)의 측면을 연결하도록 대향하는 한 쌍의 사이드고정판(56); 및
상기 상부고정판(52), 상기 하부고정판(54) 및 상기 사이드고정판(56) 내부에 위치하고, 상기 탄성부재(40)의 다른 일측 단부를 고정시키는 내부유동판(53);을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제4항에 있어서,
상기 하부고정판(54)은 상기 내부유동판(53)보다 작은 면적으로 구비되며,
상기 높이조절부재(60)는 상기 내부유동판(53)에 고정되는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 높이조절부재(60)는 상기 높이조절볼트(62)와 연결 가능한 높이연장볼트(63) 및 높이연장너트(65)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은 적어도 일부에 결합부를 구비하는 프레임을 더 포함하여, 상기 프레임에 구비되는 결합부를 통해 상기 프레임과 상기 탄성유닛(300) 및 구동유닛(200)을 조립하여 형성되고,
상기 프레임은 3개 이상의 측면을 구비하는 공간프레임(71) 및 상기 공간프레임(71)의 일면에 구비되는 결합부(72)를 포함하는 제1프레임부재(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은 적어도 일부에 결합판 및 결합부를 구비하는 프레임 및 무게부재를 더 포함하여, 상기 프레임에 구비되는 결합판 및 결합부를 통해 상기 프레임과 상기 탄성유닛(300) 및 구동유닛(200)을 조립하여 형성되고,
상기 프레임은 판프레임(81), 상기 판프레임(81)의 일면에 나란하게 구비되는 한 쌍의 돌출 결합판(82) 및 상기 판프레임(81)의 다른 일면에 구비되는 한 쌍의 결합부(83)를 포함하는 제2프레임부재(80)를 포함하며,
상기 무게부재는 무게추(91) 및 상기 무게추(91)의 일면에 구비되는 결합부(92)를 포함하여 상기 한 쌍의 돌출 결합판(82)의 중앙부에 결합되는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은,
상기 탄성유닛(300)의 일측에 구동유닛(200)을 조립하고, 상기 탄성유닛(300)의 또 다른 일측에 또 다른 구동유닛(200)을 조립하여 형성된 일자형 배관용 이동로봇(100a)인 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제7항에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은,
상기 공간프레임(71) 측면에 상기 탄성유닛(300)을 각각 조립하고, 상기 조립된 탄성유닛(300)의 또 다른 일측에 각각 구동유닛(200)을 조립하여 형성된 방사형 배관용 이동로봇(100b)인 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제8항에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은,
상기 제2프레임부재(80)의 한 쌍의 돌출 결합판(82)의 양 단부에 각각 구동유닛(200)을 결합하여 형성된 4륜형 배관용 이동로봇(100c)인 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 배관용 이동로봇(100)은,
배관을 이동하면서 내부를 촬영할 수 있는 촬영유닛(500)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관용 이동로봇.